ГЛАВА II

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ИНФОРМАТИВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОЛЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Осуществляя какие-либо измерения, мы каждый раз эксплуатируем какие-то конкретные, уже известные к моменту проведения исследований, реально существующие физические эффекты. Так, например, измеряя стрелочным прибором электрический ток, мы эксплуатируем эффект Ампера, то есть рассчитываем на то, что находящаяся в магнитном поле рамка с током повернется на угол, величина которого зависит как от напряженности этого поля, так и от величины тока. Результаты этих измерений повторяемы, и осуществление анализа их погрешности труда не составляет, что, собственно, и является непременным условием того, чтобы осуществляемые с помощью измерительной аппаратуры действия могли называться измерениями.

Я это к тому говорю, что, если подойти с таких позиций к традиционным сейсмоизмерениям, то будет совершенно непонятно, какой эффект при этом эксплуатируется. Расчета на регистрацию эхо-сигнала быть не может, так как экспериментально он никогда зарегистрирован не был, а как было показано в разделе VI.9, и в принципе не существует. Но в таком случае совершенно непонятно, какую же информацию можно было бы извлечь из временнóго изображения сейсмосигнала.

Поскольку временнóе изображение сейсмосигнала меняет свои очертания при любых малейших изменениях условий сейсмоизмерений, то о метрологическом обеспечении традиционных сейсмоизмерений также говорить не приходится. Ну и, в конце концов, нельзя забывать о том, что традиционные сейсмоизмерения не являются и в принципе не могут являться источником конкретной, определенной информации, не зависящей от априорных данных. Именно в силу этого общеизвестного факта ни один опытный сейсморазведчик не станет осуществлять интерпретацию своих измерений, не имея надежной информации о фактическом строении земной толщи в данном месте. Отметим, что для того, чтобы никому не пришла мысль о ненужности сейсмоизмерений, в отчете отсутствует информация о том, что сейсмоизмерениям предшествовали какие-либо другие исследования.

Совершенно иное дело, когда речь идет о спектрально-акустических и, соответственно, спектрально-сейсморазведочных измерениях.

Поскольку непосредственным объектом измерений является не временное, а спектральное изображение сейсмосигнала, то при условии отсутствия спектральных искажений у сейсмоприемника (а эта задача решена /14/) метрологическая оценка спектрально-акустических измерений не является проблемой.

Однозначная зависимость спектра сейсмосигнала от конкретных параметров исследуемых объектов имеет своим следствием однозначность и независимость от априорной информации результатов спектрально-сейсморазведочных измерений.

VII. ПРИНЦИПЫ СПЕКТРАЛЬНО-АКУСТИЧЕСКИХ

МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изложенный в предыдущих разделах материал позволяет разработать методы акустического исследования, основанные на использовании резонансных свойств исследуемых объектов. Здесь представляются следующие два основных направления:

1. Спектрально-акустическое исследование горных пород в условиях их естественного залегания (спектральная сейсморазведка) и

2. Спектрально-акустическая дефектоскопия.

Различие между этими двумя направлениями определяется различием в протяженности исследуемых объектов. В акустике различие в протяженности объектов оказалось столь существенно, что и методики, и результаты возможных исследований в обоих случаях различаются принципиально.

 

VII.1. Спектрально-акустические исследования горных пород.

Сконцентрируем применительно к слоистой среде осадочных пород основные спектрально-акустические  принципы, изложенные в предыдущих разделах. Это будет выглядеть следующим образом:

1. Ударное воздействие на поверхность слоистого горного массива вызывает возникновение сейсмосигнала, спектральный состав которого определяется строением этого массива, а именно, мощностями слагающих его породных слоев;

2. Зависимость между собственной частотой f_0i гармонических затухающих колебаний, возникающих в каждом породном (не только простом, но и составном) слое и мощностью h_i этого слоя с точностью до ±10% имеет следующий вид:

Это выражение упоминалось уже дважды (I.1 и VI.7), но поскольку оно является основным расчетным соотношением при спектрально-акустических исследованиях, удобно его иметь также и  в этом разделе;

3. Собственные упругие колебания, возникающие в слоистом массиве в результате ударного на него воздействия, распространяются вдоль поверхностей напластования со скоростью, по величине близкой к V_sh, отражаясь от границ, прерывающих залегающие в массиве породные слои;

4. Границы между соседними породными слоями, выявляемые спектрально-акустическими измерениями, обусловлены не изменением величины удельного акустического сопротивления, а возможностью проскальзывания по этим границам соседних сред.

VII.2. Физический смысл границ,

выявляемых спектрально-акустическими измерениями.

Физические свойства выявляемых границ являются ключевым моментом для любого геофизического, да и геологического метода.

В период, когда мы выясняли, какие же границы позволяют выявлять спектрально-акустические измерения, шахтные геологи предложили нам осуществить эксперимент, направленный на решение этой задачи. Эксперимент заключался в том, что спектрально-сейсморазведочные измерения осуществлялись в непосредственной близости от обнаженного среза пород. При этом предполагалось, что критерием правильности выявляемых с помощью спектрально-сейсморазведочных измерений границ должно являться соответствие их границам, выявляемым визуально.

При проведении предложенного эксперимента ситуация была следующая. Визуально на обнаженном 10-метровом срезе пород прослеживался ряд очень четких субгоризонтальных, почти параллельных друг другу линий. Породы, находящиеся между этими визуально наблюдаемыми границами, различались по цвету. Однако ни одна из визуально наблюдавшихся границ не подтвердилась в результате проведения спектральной сейсморазведки. Более тщательное исследование, осуществленное с помощью выбуривания керна, показало, что 10-метровая породная толща сложена однородными алевролитами, не содержащими никаких включений. То есть визуально наблюдаемые границы образовались всего лишь в результате изменения цветности весьма однородных по своему составу пород.

При выбуривании керна и его исследовании границы выявляют на основании наблюдаемого изменения вещественного состава пород, изменения величины зерна, изменения цвета, прочности, по факту излома керна и т. д.

С помощью геофизики можно выявлять лишь те границы, которые соответствуют свойствам используемого физического поля. При использовании, скажем, электроразведочных методов выявляются границы, которые разделяют среды с различной электропроводностью. А вот какие границы выявляются при использовании спектрально-акустических измерений - долгое время оставалось неясным.

Вернемся к рис.V.1. Здесь очень четко видна граница на расстоянии 7 м от обнажения между песчаником и песчанистым алевролитом, хорошо видна граница на расстоянии 17,3 м от обнажения между алевролитом и известняком, но не видна граница на глубине 12,5 м между алевролитом и песчанистым алевролитом. Кроме того, бурением не подтверждаются выявленные методом спектральной сейсморазведки крайне резкие границы на глубинах 1,2; 2,2 и 3 м.

Для выяснения природы выявляемых спектральной акустикой границ мы в течение нескольких лет на различных шахтах обследовали уже обрушив­шиеся породы кровли. При этом оказалось, что выявляемые с помощью спектрально-акустических измерений границы соответствовали поверхностям, по которым шло отслоение пород, предшествующее их обрушению. В большинстве случаев эти поверх­но­сти были обусловлены наличием тонких и сверхтонких (доли мм) углистых, мергелистых, слюдяных и прочих прослоек. Иногда эти поверхности бывают приуроченными к зеркалам скольжения, сформированным еще во время осадконакопления, и тогда они являются, по сути, сомкнутыми трещинами при полном отсутствии изменения в них состава материала.

Таким образом, на основании анализа соответствия границ, выявляемых спектрально-акусти­ческими измерениями, фактическому строению пород, был сделан вывод о том, что выявляемые границы представляют собой поверхности фактического или потенциального расслоения. В связи с этим задолго до того, как была осознана физика выявляемых границ, было введено понятие поверхностей ослабленного механического контакта (ОМК) как объекта, подлежащего изучению с помощью спектрально-акусти­ческих измерений (/15/).

Необходимо отметить, что если границы между терригенными породами выявляются спектральной акустикой только в том случае, если эти границы резкие (на рис.V.1 такая граница находится на глубине 7 м), то между терригенными и карбонатными (на глубине 17,3 м) – всегда, поскольку эти породы никогда не «прилипают» друг к другу. Иначе говоря, границы с известняком методами спектральной сейсморазведки выявляются с наиболее высокой степенью надежности.

Поверхности ОМК могут быть выявлены известными геологическими и геофизическими методами только в отдельных, частных случаях. Так, граница между терригенными и карбонатными породами надежно выявляется по бурению. Если соседствующие породы резко отличаются по своей электропроводности (напри­мер, аргиллиты и песчаник), то и электроразведкой. Однако тонкие и сверхтонкие прослои не могут быть выявлены никакой геофизикой кроме спектрально-акустических методов.

При разведочном бурении керн по всем поверхностям ОМК обязательно ломается. Если эти поверхности обусловлены какими-то прослоями, то материал этих прослоев в результате вращения обломков керна истирается и вымывается промывочной жидкостью и, в конце концов, причина излома керна остается неизвестной. В результате, поскольку обычно причину излома керна установить не удается, сформировалось мнение, что излом керна происходит из-за некачественного бурения.

Как показал опыт, резкие границы, подобные выявленным на рис.V.1, на глубинах 1,2; 2,2 и 3 м, на угольных месторождениях почти всегда обусловлены углистыми прослоями, которые раньше, до создания спектрально-акустического направления, выявлять не удавалось. Таким образом, можно утверждать, что спектрально-акустические методы являются единственным техническим средством, позволяющим выявлять поверхности ОМК независимо от их происхождения.

Кроме перечисленных, считаем необходимым назвать еще один механизм формирования поверхностей ОМК. В ряде случаев поверхности ОМК образуются тогда, когда в процессе осадконакопления (седиментации) возникает разрыв этого процесса следующим образом. Скажем, в результате очень холодной зимы может замерзнуть входящая в состав находящихся на поверхности (на тот момент  времени) осадочных пород связанная вода. Связанная вода, как известно, существует в мелкодисперсных средах и, замерзая при очень низких температурах (ниже -30^°С), оттаивает лишь при достаточно высоких температурах (выше +20^°С). И если после этой холодной зимы лето было недостаточно теплым, то при дальнейшем осадконакоплении из-за наличия не оттаявшей связанной воды не произойдет диффузия вышележащих пород в нижележащие. В результате, имеем очень четкую поверхность ОМК, которую вместе с тем невозможно увидеть даже при тщательном визуальном исследовании стенок скважины.

VII.3. Спектрально-сейсморазведочное профилирование (ССП).

Метод ССП является методом спектральной сейсморазведки. Многослойная среда осадочного чехла по акустическим свойствам представляет собой совокупность слоев-резонаторов. Основу спектрально-сейсморазведоч­ного про­фи­ли­ро­ва­ния составляет тот факт, что информация о толщинах (мощно­стях) этих слоев, о наличии в них разного рода неоднородностей и о характере границ между ними содержится в спектре отклика этого массива на ударное воздействие.

На рис.VII.1. показан  мысленно сконструированный объект, представляющий собой совокупность из трех свободно лежащих одна на  другой плоскопараллельных бесконечно протяженных структур, материал которых одинаков, и характеризуется значением V_sh=2500 м/с, что близко к значению скорости сдвиговых колебаний в осадочных породах.

Граница между слоями h₂ и h₃ (проведена жирной линией) отличается от  двух других тем, что между этими слоями - смазка. Слой h₃ лежит на безграничном массиве из того же материала.

При нанесении  удара  по  поверхности такой структуры собственные упругие колебания возникнут во всех трех слоях h₁, h₂ и h₃, а также в составных структурах  (h₁+h₂), (h₁+h₂+h₃)  и (h₂+h₃) на частотах, соответствующих всем этим  мощностям.

Наша задача - научиться по спектральному изображению сейсмосигнала получать информацию о строении изучаемого массива.

Обилие возникающих в многослойных средах собственных колебательных процессов, казалось бы, должно было бы эту задачу усложнить. Однако оказалось, что, несмотря на то, что все эти собственные колебания действительно возникают, сейсмоприемник, установленный на поверхности массива, воспримет собственные колебания лишь тех структур, которых он касается. А именно, h₁, h₁₂ и h₁₂₃. Собственных колебательных процессов слоев-резонаторов, не касающихся сейсмоприемника, зафиксировано не будет. То есть оказалось, что канализация вдоль слоев-резонаторов идет без просачивания собственных упругих волн в соседствующие с ними структуры.

Это упрощает решение задачи и позволяет получать разрез многослойной среды непосредственно по спектрограмме сейсмосигнала, которая в данном случае будет иметь вид, подобный приведенной на рис.VII.2.

Спектрограмма синтезирована с учетом приведенного выше описания трехслойной среды.

Спектрограмма имеет две оси абсцисс:  слева направо - ось частот f, а справа  налево - ось мощностей h, соотносящихся между собой в соответствии с величиной  скорости V_sh. Ось ординат проградуирована в значениях S (см. параграф VI.8).  Каждая из структур характеризуется своим значением S. Наибольшее значение имеет показатель S, соответствующий структуре h₁₂, что является следствием наличия смазки между слоями h₂ и h₃. Кроме того, видно, что экстремум, соответствующий структуре h₁, несколько больше,  чем h₁₂₃. Так может быть потому, например, что по нижней границе прижим, определяемый собственным весом, больше, чем по границе верхней.

На практике, в природе таких резких, отчетливых, плоскопараллельных границ не бывает. Наличие в земной толще разного рода включений, выклинивания, нарушения разрывного типа – все это приводит к тому, что для повышения информативности спектрально-акустических измерений необходимо выполнять не одно измерение, а вести как бы профиль, повторяя измерения через определенный шаг. При этом совокупность спектрограмм образует рисунок, содержащий информацию об исследуемом массиве.

Такое исследование называется спектрально-сейсморазведочным профилированием (ССП). Рисунок же, который получается при этом, называется ССП-разрезом.

Для примера рассмотрим результат профилирования, осуществленного на площадке, отведенной под строительство. Полученный при этом ССП-разрез изображен на рис.VII.3.

Максимальная глубинность была ограничена 100 метрами. Профилирование осуществлялось с шагом (расстоянием между точками измерения) 1м. На рис. VII.3,а ССП-разрез дан в неискаженном виде, когда вертикальный и горизонтальный масштабы одинаковы. Как правило, для того, чтобы рассмотреть детали разреза, приходится разрез искажать, как это сделано на рис VII.3,б, где отношение масштабов 1:3.

 

Измерения производились в Выборгском р-не Ленинградской обл., где мощность осадочного чехла не превышает 50м, а в ряде случаев, кристаллический фундамент (гранит) выходит на поверхность.

На участке профиля 0 – 7 м глубина залегания гранита составляет примерно 25 м, а на участке 19 – 28 м – примерно 30 – 35 м. Участок профиля 8 – 18 м очень интересен, так как представляет собой классическое тектоническое разрывное нарушение.

Левое, поднятое крыло нарушения на участке 9 – 12 м ограничено субвертикальной поверхностью сместителя, а участок 13 – 18 м, отделяющий сместитель от правого крыла, не содержит четко выраженных поверхностей, поскольку представляет собой зону дробления.

Здесь очень важно отметить, что выявление отдельных геологических объектов на ССП-разрезах осуществляется путем наблюдения рисунка, образованного совокупностью множества отдельных спектральных изображений сейсмосигналов, и наличие или отсутствия границы на отдельно взятом единичном изображении практически не несет информации.

Отметим, что в таком явном и наглядном виде тектонические нарушения, не выходящие на поверхность, нельзя увидеть никаким другим геофизическим методом. Как показало применение метода ССП, тектонические нарушения имеют большое количество самых неожиданных свойств, что будет рассмотрено в главе VIII.

VII.4. ПРИНЦИПЫ СПЕКТРАЛЬНО-АКУСТИЧЕСКОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ.

Назначение спектрально-акустической  дефектоскопии состоит в получении  ин­формации  о  нарушенности материала исследуемого объекта, о наличии и местонахождении скрытых от глаз трещин, а также о кинематических характеристиках материала, знание которых может вывести на получение модулей упругости и  прочностных его характеристик.

В основе  спектрально-акустической дефектоскопии конкретных объектов лежат следующие моменты:

1. Количество собственных частот исследуемого объекта определяется количеством его размеров в совокупности с залегающими в нем границами;

2. Добротность каждого из собственных колебательных процессов определяется параметрами соответствующих границ.

Проиллюстрируем эти положения на конкретных  примерах.  Естественно, двигаясь от простого к сложному.

VII.4.1. Прямоугольный параллелепипед.

На рис. VII.4 приведен пример спектрально-акустической дефектоскопии гранитного блока в виде прямоугольного параллелепипеда. Показанный на этом рисунке график является частотным спектром сигнала с той особенностью, что по оси абсцисс отложена частота, пересчитанная в размеры блока по формуле (VII.1). Как показали эксперименты, принимая для гранита величину V_сдв равной 2500 м/с, мы обеспечиваем погрешность определения размеров не больше, чем 10%.

По оси ординат отложена величина S, пропорциональная плотности спектра. Различные величины трех экстремумов, соответствуют различию качества обработки поверхностей блока. Наибольший экстремум соответствует размеру между отполированными поверхностями, средний - между поверхностями, только одна из которых отполирована, наименьший - между поверхностями, не подвергнутыми полировке.

Величина флюктуаций между экстремумами определяется уровнем микронарушенности (трещиноватости) гранита. Наибольшего значения эти флюктуации достигают в начале оси абсцисс и определяют размер зерна минералов, составляющих гранит.

Для сравнения со случаем, проиллюстрированным рис. VII.4, рассмотрим исследование другого, внешне практически такого же блока.

< IMG height=669 id=_x0000_i1029 src="glava2/image010.gif" width=389>

В отличие от спектрограммы, приведенной на рис. VII.4, на которой трем размерам гранитного блока соответствуют три экстремума, на спектрограмме рис.VII.5 видны еще два экстремума, соответствующих размерам 60 и 90 см. Они свидетельствуют о наличии еще одной границы (поверхности ОМК) в пределах блока. Эта поверхность ОМК обусловлена имеющейся в блоке сомкнутой трещиной. За поведением этой трещины мы наблюдали в течение всего цикла обработки блока. Проявляясь на спектрограммах при проведении спектрально-акустической дефектоскопии, трещина визуально себя не обнаруживала вплоть до самого конечного момента обработки блока, когда блок по ней развалился на две части.

Если сравнивать две спектрограммы, то можно обратить внимание на то, что уровень флюктуаций, то есть уровень трещиноватости гранита в обоих случаях примерно одинаков. То есть трещина во втором блоке возникла не как следствие вообще повышенной нарушенности гранита (возникшей, например, в результате взрывов при отколе блока), а существует как отдельный объект. По форме поверхность, образовавшаяся после того как блок развалился на две части, близка к плоскости. Как считают камнеобработчики, так выглядит и ведет себя постельная трещина, которая залегает в гранитном массиве примерно горизонтально, визуально неразличима  и проявляется только на последней стадии обработки изделий.

Невозможность заблаговременного выявления постельных трещин приводит к большим издержкам при изготовлении ответственных изделий из строительного камня. Однако теперь, с созданием спектрально-акустической дефектоскопии эта проблема может быть решена.

VII.4.2. Дефектоскопия сложных объектов.

Спектрально-акустическую дефектоскопию можно осуществлять на объектах, имеющих какие угодно размеры и любую конфигурацию. Но в тех случаях, когда объект имеет достаточно сложную форму (разного рода отливки и детали,  а также узлы машиностроительной промышленности), может и не получиться каждому из экстремумов придать смысл конкретного размера. В таком случае представляется целесообразным осуществлять сравнительную дефектоскопию. То есть, взяв за образец спектрограмму заведомо качественного изделия, сравнивать с  ней спектрограммы других  изделий, разумеется, идентичных по своей форме и размерам.

Подобного рода исследования были осуществлены на вагоностроительном заводе, где большая номенклатура отливок и изделий подвергается проверке с помощью рентгеновского просвечивания.

При обследовании нескольких групп различных металлических изделий метод спектрально-акустической дефектоскопии показал себя более эффективным, чем метод рентген-диагностики. Дело в том, что рентген, давая информацию о кавернах, не видит сомкнутых трещин. При использовании метода спектрально-акустической дефектоскопии все эти объекты одинаково выявляемы.

Кроме того, при полной экологической безопасности акустических методов, они оказались во много раз более экономичными и производительными, чем рентген-диагностика. Так, отливка средней сложности под рентгеном исследуется около 8 часов. Спектрально-акустические измерения позволяют обследовать партию из 10 отливок в течение не более чем 1 часа.

К сожалению, высокая экономическая эффективность при наших принципах хозяйствования не является положительным свойством метода, и руководители предприятий, убедившиеся в эффективности метода спектрально-акустической дефектоскопии обычно предпочитают те методы, которые, возможно, и не являются столь же информативными, но позволяют им “осваивать” бóльшие средства.

VII.4.3. Определение кинематических характеристик.

Согласно материалу,  изложенному в разделе III,  объективными кинематическими характеристиками поля упругих колебаний, к которым могут быть применены общепринятые метрологические оценки, являются:  скорость распространения  фронта  упругих  колебаний V_фр, скорость объемных (продольных) колебаний V_пр и скорость сдвиговых (поперечных) колебаний V_сдв.

Определение скорости V_фр при использовании импульсного источника осуществляется путем регистрации момента первого вступления, и достоверность получаемого значения зависит от того, насколько точно выявленный момент соответствует моменту первого вступления. Здесь погрешность определения момента первого вступления определяется уровнем помех и скоростью нарастания сигнала. Однако это чисто аппаратурный момент. Принципиальный же момент состоит в том, что регистрируя момент первого вступления в объектах из подавляющего большинства твердых сред, мы определяем не скорость распространения фронта зондирующего сигнала, а скорость распространения сложного поля, основная часть которого - это поле собственных упругих колебаний, возникших под воздействием зондирующего сигнала.

О скорости распространения именно зондирующего сигнала можно говорить только при лабораторных измерениях с применением направленного источника. Сама же определяемая величина V_фр при этом будет зависеть от наличия и количества зон Dh, которые встретятся на пути сигнала. И  поскольку эти зоны возникают при образовании трещин (в том числе, и сомкнутых), то сравнивая значения этой скорости в различных  геометрически  идентичных  объектах,  также  можно сравнить эти объекты по нарушенности их материала.

Участок сигнала, соответствующий первому вступлению, размывается в результате наличия в исследуемом образце рассеивающих неоднородностей. Эти неоднородности уменьшают направленное действие источника зондирующего сигнала, что и приводит к размыванию начального участка сигнала. Сравнивая очертания первых вступлений различных, геометрически идентичных объектов,  можно сделать вывод о различном уровне их нарушенности.

Скорости продольных и поперечных волн не есть скорости распространения, и определяются лишь в режиме стоячих волн. Определение скоростей V_пр и V_сдв возможно в объектах лишь достаточно простой формы - в пластинах или цилиндрах, поскольку измерения заключаются в выявлении критических частот. А именно, при определении V_пр — частоты монохроматора, и при определении V_сдв — собственной частоты.  Эти измерения по смыслу аналогичны измерениям,  описанным в параграфе VI.2,  которые осуществлялись при наблюдении эффектов монохроматора и АРП.

На рис.VII.6 показана схема,  которая может применяться  для получения информации  о кинематических характеристиках сред путем исследования объектов различной геометрии.

Образец 1 исследуется с помощью трех пьезопреобразователей.

Преобразователь 2 - излучатель; преобразователи 3 и 4 - приемники.

Рис.VII.6

При определении скорости V_фр  используется импульсный генератор, сигнал с которого возбуждает излучатель 2, и используется при этом только один приемник 3, с помощью которого регистрируют момент первого вступления. При определении скоростей V_пр и V_сдв для возбуждения излучателя 2 используется генератор синусоидального сигнала, частота которого может изменяться по усмотрению оператора, и оба приемника (3 и 4).

При определении скорости V_сдв нужно найти такую частоту излучения f, при которой минимальному значению сигнала с приемника 3 соответствует максимум сигнала с приемника 4. При определении скорости  V_пр  сигнал  должен иметь такую частоту f, когда максимум сигнала наблюдается одновременно на обоих приемниках.

Характер получающихся при этих  измерениях частотных зависимостей сигналов, поступающих на входы осциллографа, подобен изображенному на рис.VI.3. На практике такие зависимости наблюдаются, когда образец - обработанный по высшему классу точности и чистоты поверхности стеклянный цилиндр с параллельными торцами.

Снижение точности и чистоты обработки поверхности, а также наличие в материале исследуемого образца неоднородностей (в частности, трещиноватости) приводит к смазыванию экстремумов и смещению их на частотной оси. Учет этих искажений позволяет количественно оценить как уровень трещиноватости, так и качество обработки поверхностей.

Определение скорости V_сдв осуществляется лишь в тех объектах, материал которых имеет приповерхностные зоны Dh. В противном случае, если необходимо определить V_сдв в средах с активной звукопроводностью, эти зоны необходимо создать искусственно.

Наши 23-летние исследовательские работы по практическому использованию информативных возможностей поля упругих колебаний нашли свое отражение более чем в 40 публикациях. Общее отношение к проблеме в целом сконцентрировано в работах [19, 20, 21]. Однако кроме физического аспекта здесь есть еще один, на мой взгляд, не менее важный. Упоминание о скоростях продольных и поперечных волн можно встретить практически во всех трудах и публикациях, посвященных акустике твердых сред и сейсморазведке как приложении этой области физики. При этом отсутствие конкретной информации о значении этих скоростей никогда не было основанием для того, чтобы воздержаться от разнообразнейших “научных” выводов. Эти выводы, основанные на чисто умозрительных представлениях, давно уже вошли во все учебники, и воспринимаются сейчас как абсолютная истина.

К этим придуманным, не существующим на самом деле, но играющим такую большую роль в судьбе теории поля упругих колебаний, эффектам в первую очередь следует отнести зависимость скорости продольных волн от напряженного состояния. Мне эта зависимость очень нравится, так как оценивать несуществующую субстанцию с помощью неопределяемой в эксперименте величиной – это само по себе можно считать показателем уровня теории.

Кроме того, большой след и надолго оставит зависимость удароопасности, выбросоопасности и того же напряженного состояния от отношения величин продольной скорости к поперечной. А кстати, как при этом предполагалось определять скорость поперечных волн в горных породах в их естественном залегании… Для этого использовалась, например, ультразвуковая каротажная установка «Парус». Мне понадобилось несколько лет, чтобы понять, на каком принципе определяется скорость поперечных волн на этой установке. А оказалось все очень просто. Оператор своей рукой держит перо самописца так, чтобы на ленточке регистрировалось значение, примерно равное половине скорости распространения фронта, которую там отождествляют со скоростью продольных волн.

Но вот, наконец, скорости распространения фронта, продольных и поперечных упругих волн мы можем определять на метрологически нормальном уровне. Но возникает вопрос: а что нам делать с этим нашим новым умением? Ведь в результате описанных выше экспериментов оказалось, что и самые продольные и поперечные волны ничего общего не имеют с теми субстанциями, которые когда-то мысленно сконструировал Пуассон. Ну что ж, бесполезных открытий ведь не бывает, и когда ученые осмыслят ошибочность существовавших до сих пор представлений о физике поля упругих колебаний, то в руках у них будет уже готовый и пригодный для использования исследовательский инструмент для идентификации продольных и поперечных волн и определения их кинематических характеристик.